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太陽能板實現自我清潔 更方便也更具效能
2023年11月22日 11:39:37
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：6742
太陽能是目前備受關注的可再生能源，背后是龐大的發展前景與市場吸引力。而支撐起太陽能應用的一個關鍵技術便是光伏電池。時至今日，隨著光伏電池的不斷發展，越來越多的太陽能發電基地被建設起來，甚至不少城市居民樓也開始嘗試鋪設太陽能電池來調節城市供電。能源發展整體呈現出積極向好的趨勢。
【化工儀器網 行業百態】太陽能是目前備受關注的可再生能源，背后是龐大的發展前景與市場吸引力。而支撐起太陽能應用的一個關鍵技術便是光伏電池。時至今日，隨著光伏電池的不斷發展，越來越多的太陽能發電基地被建設起來，甚至不少城市居民樓也開始嘗試鋪設太陽能電池來調節城市供電。能源發展整體呈現出積極向好的趨勢。
自然，這種趨勢背后也得益于光伏電池技術帶來的經濟收益，但事實上，在實際使用的過程中，光伏電池的收益其實是遠不及預期的。這一方面原因是溫度對光電效能的負面影響，目前還沒有好的解決辦法；另一方面原因就在于灰塵對于光伏電池持續性的影響。并且灰塵也很大程度的影響了太陽能在我國的普及。簡單來說，目前我國主要的光電產業都建設在空曠、光照充足且溫度相對合適的西部地區，但西部地區塵土飛揚時常出現，整體環境有相對缺水，因此電池板的清潔成為了大問題。電池板蒙塵次數多次發生，發電效能下來了，太陽能利用率以及成本轉化率也就下來了。
不過這個問題最近可能就要被解決了，香港理工大學機械工程系教授王鉆開從昆蟲上獲得靈感，帶領團隊與中山大學先進制造學院團隊合作，成功開發出一種能和光伏電池板結合的仿生機器人，有助于電池板實現自我清潔系統。
而提供靈感的昆蟲其實是我們熟悉的蜜蜂。根據相關報道介紹，王教授發現，盡管蜜蜂需要經常與花粉花蜜接觸，并且也會像其他昆蟲那樣用前肢清理觸角，但卻很少會用口器來清理前肢。于是王教授及開始懷疑蜜蜂的前肢是不是存在特殊的自潔方式，并在高速攝影機的幫助下驗證了這一點——蜜蜂清潔觸角的過程中，前肢上用于清理的部分會將粘在前肢上的顆粒彈開，并且非常迅速。
了解到這一點后，研究團隊開始從蜜蜂前肢上類似“梳子”的部分著手，分析了其中結構，發現了一些有趣的特點。報告中是這樣說的：“‘梳子’由很多梳毛組成，每根梳毛長約38微米，上面有跨越近兩個數量級的剛度梯度，其尖端是軟的，但到根部逐漸變硬。當刷觸角時，‘梳子’彎曲變形儲存彈性能量，那些精妙的剛度梯度結構可增大彈性能量的儲存，加速彈性能的釋放，縮短能量“爆發”的時間，產生并輸出更大的慣性力，以克服黏附力，將花粉和灰塵顆粒飛速彈出去”(資料來源:中國科學報)。于是相關團隊就開始嘗試，能否在宏觀層面上模仿這種結構。
最終，在歷經多次失敗后，他們終于成功實現了仿生剛度梯度彈射器，并以此作為基礎開發了自清潔機器人。更重要的是，這種機器人不僅僅可以作用于電池板，對于其他有清潔需求，但清潔難度高的戶外大型基礎設施，均可以使用，以起到防塵的目的。同時，相關的成果還有利于生物材料、功率調制以及能量轉換等領域的研究的進一步開展。而這一切或許都要歸功于自然界的神奇與科研團隊的努力。
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